(Ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh ®¹m, ph©n ®¹m sinh häc) vien TL/Chuong_5.pdf · Ch−¬ng n¨m chÕ phÈm vi sinh vËt lµm ph©n bãn vµ c¶i t¹o ®Êt A. chÕ phÈm vi sinh

Ch−¬ng n¨m

chÕ phÈm vi sinh vËt lµm ph©n bãn vµ c¶i t¹o ®Êt

A. chÕ phÈm vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ ph©n tö (Ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh ®¹m, ph©n ®¹m sinh häc)

I. kh¸i niÖm chung vÒ qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö

N2 (Nit¬ kh«ng khÝ)

Vi sinh vËt NO3Protid cña çc sinh vËt (C¬ thÓ §V,TV,VSV)

NH4(NH3)

IV

III II

I

H×nh 3: Vßng tuÇn hoµn nit¬ trong tù nhiªn

I. Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö III. Qu¸ tr×nh nit¬rat hãa

II. Qu¸ tr×nh am«n ho¸ IV. Qu¸ tr×nh ph¶n nit¬rat ho¸

Nit¬ lµ nguyªn tè dinh d−ìng quan träng kh«ng chØ ®èi víi c©y trång, mµ ngay c¶ ®èi víi vi sinh vËt. Nguån dù tr÷ nit¬ trong tù nhiªn rÊt lín, chØ tÝnh riªng trong kh«ng khÝ nit¬ chiÕm kho¶ng 78,16% thÓ tÝch. Ng−êi ta −íc tÝnh trong bÇu kh«ng khÝ bao trïm lªn mét ha ®Êt ®ai chøa kho¶ng 8 triÖu tÊn nit¬, l−îng nit¬ nµy cã thÓ cung cÊp dinh d−ìng cho c©y trång hµng chôc triÖu n¨m nÕu nh− c©y trång ®ång ho¸ ®−îc chóng.

Trong c¬ thÓ çc lo¹i sinh vËt trªn tr¸i ®Êt chøa kho¶ng 10 - 25.109 tÊn nit¬. Trong çc vËt trÇm tÝch chøa kho¶ng 4.1015 tû tÊn nit¬. Nh−ng tÊt c¶ nguån nit¬ trªn c©y trång ®Òu kh«ng tù ®ång ho¸ ®−îc mµ ph¶i nhê vi sinh vËt. Th«ng qua ho¹t ®éng sèng cña çc loµi vi sinh vËt, nit¬ n»m trong çc d¹ng kh¸c nhau ®−îc chuyÓn ho¸ thµnh dÔ tiªu cho c©y trång sö dông.

Hµng n¨m c©y trång lÊy ®i tõ ®Êt hµng tr¨m triÖu tÊn nit¬. B»ng çch bãn ph©n con ng−êi tr¶ l¹i cho ®Êt ®−îc kho¶ng > 40%, l−îng thiÕu hôt cßn l¹i c¬ b¶n ®−îc bæ sung b»ng nit¬ do ho¹t ®éng sèng cña vi sinh vËt. V× vËy viÖc nghiªn cøu, sö dông nguån ®¹m sinh häc nµy ®−îc xem lµ mét gi¶i ph¸p quan träng trong n«ng nghiÖp, ®Æc biÖt trong sù ph¸t triÓn nÒn n«ng nghiÖp bÒn v÷ng cña thÕ kû 21 nµy. Ng−êi ta gäi qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ nit¬ ph©n tö trong kh«ng khÝ thµnh ®¹m lµ qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö.

II. Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö vµ c¬ chÕ

Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö lµ qu¸ tr×nh ®ång ho¸ nit¬ cña kh«ng khÝ thµnh ®¹m am«n d−íi t¸c dông cña mét sè nhãm vi sinh vËt cã ho¹t tÝnh Nitrogenaza.

B¶n chÊt cña qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö ®−îc Hellrigel vµ Uynfac t×m ra n¨m 1886. Cã hai nhãm VSV tham gia ®ã lµ: (1) nhãm sinh vËt sèng tù do vµ héi sinh vµ (2) nhãm vi sinh vËt céng sinh.

1. Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö nhê vi sinh vËt sèng tù do vµ héi sinh

Lµ qu¸ tr×nh ®ång ho¸ nit¬ cña kh«ng khÝ d−íi t¸c dông cña çc chñng gièng VSV sèng tù do vµ héi sinh.

Thuéc vÒ nhãm nµy cã tíi hµng ngh×n chñng VSV kh¸c nhau, trong ®ã ph¶i kÓ ®Õn mét sè VSV sau:

1) Vi khuÈn Azotobacter. N¨m 1901, nhµ b¸c häc Beyjeirinh ®· ph©n lËp ®−îc tõ ®Êt mét loµi VSV cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ ph©n tö cao «ng ®Æt tªn cho loµi VSV nµy lµ Azotobacter. Vi khuÈn Azotobacter khi nu«i cÊy ë m«i tr−êng nh©n t¹o th−êng biÓu hiÖn tÝnh ®a h×nh, khi cßn non cã tiªn mao, cã kh¶ n¨ng di ®éng ®−îc nhê tiªn mao (Flagellum). Lµ vi khuÈn h×nh cÇu (song cÇu khuÈn), gram ©m kh«ng sinh nha bµo, h¶o khÝ, cã kÝch th−íc tÕ bµo dao ®éng 1,5 - 5,5µm, khuÈn l¹c d¹ng S mµu tr¾ng trong, låi, nhµy. Khi giµ khuÈn l¹c cã mµu vµng lôc hoÆc mµu n©u thÉm, tÕ bµo ®−îc bao bäc líp vá dµy vµ t¹o thµnh nang x¸c, gÆp ®iÒu kiÖn thuËn lîi nang x¸c nµy sÏ nøt ra vµ t¹o thµnh çc tÕ bµo míi.

Vi khuÈn Azotobacter thÝch øng ë pH 7,2 ÷ 8,2, ë nhiÖt ®é 28 ÷ 30oC, ®é Èm 40 ÷ 60%. Azotobacter ®ång ho¸ tèt çc lo¹i ®−êng ®¬n vµ ®−êng kÐp, cø tiªu tèn 1 gam ®−êng gluco nã cã kh¶ n¨ng ®ång ho¸ ®−îc 8 - 18 mg N. Ngoµi ra Azotobacter cßn cã kh¶ n¨ng tiÕt ra mét sè vitamin thuéc nhãm B nh− B1, B6..., mét sè acid h÷u c¬ nh−: acid nicotinic, acid pantotenic, biotin, auxin. Çc lo¹i chÊt kh¸ng sinh thuéc nhãm Anixomyxin.

Thuéc vÒ gièng Azotobacter cã rÊt nhiÒu loµi kh¸c nhau: Azotobacter chrococcum; Azotobacter acidum; Azotobacter araxii; Azotobacte nigricans; Azotobacter galophilum; Azotobacter unicapsulare...

2) Vi khuÈn Beijerinskii. N¨m1893 nhµ b¸c häc Ên ®é Stackª ®· ph©n lËp ®−îc mét loµi vi khuÈn ë ruéng lóa n−íc pH rÊt chua cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ ph©n tö, «ng ®Æt tªn lµ vi khuÈn Beijerinskii. Vi khuÈn Beijerinskii cã h×nh cÇu, h×nh bÇu dôc hoÆc h×nh que, gram ©m kh«ng sinh nha bµo, h¶o khÝ, mét sè loµi cã tiªn mao cã kh¶ n¨ng di ®éng ®−îc. KÝch th−íc tÕ bµo dao ®éng 0,5 - 2,0 × 1,0 - 4,5 µm, khuÈn l¹c thuéc nhãm S, rÊt nhµy, låi kh«ng mµu hoÆc mµu n©u tèi khi giµ, kh«ng t¹o nang x¸c.

Vi khuÈn Beijerinskii cã kh¶ n¨ng ®ång ho¸ tèt çc lo¹i ®−êng ®¬n, ®−êng kÐp, cø tiªu tèn 1 gam ®−êng gluco nã cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh ®−îc 5 - 10 mgN.

Kh¸c víi vi khuÈn Azotobacter, vi khuÈn Beijerinskii cã tÝnh chèng chÞu cao víi acid, nã cã thÓ ph¸t triÓn ë m«i tr−êng pH = 3, nh−ng vÉn ph¸t triÓn ë pH trung tÝnh hoÆc kiÒm yÕu, vi khuÈn Beijerinskii thÝch hîp ë ®é Èm 70 - 80% ë nhiÖt ®é 25 ÷ 28oC. Vi khuÈn Beijerinskii ph©n bè réng trong tù nhiªn, nhÊt lµ ë vïng nhiÖt ®íi vµ ¸ nhiÖt ®íi.

3) Vi khuÈn Clostridium. N¨m1939 nhµ b¸c häc ng−êi Nga Vinogratxkii ®· ph©n lËp tuyÓn chän ®−îc mét loµi vi khuÈn yÕm khÝ, cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ ph©n tö cao, «ng ®Æt tªn cho loµi vi khuÈn nµy lµ vi khuÈn Clostridium. §©y lµ loµi trùc khuÈn gram d−¬ng, sinh nha bµo, khi sinh nha

bµo nã kÐo mÐo tÕ bµo. KÝch th−íc tÕ bµo dao ®éng 0,7 ÷ 1,3 × 2,5 ÷ 7,5µm, khuÈn l¹c thuéc nhãm

S, mµu tr¾ng ®ôc, låi nhµy. Vi khuÈn Clostridium Ýt mÉn c¶m víi m«i tr−êng, nhÊt lµ m«i tr−êng

thõa p, k, ca vµ cã tÝnh æn ®Þnh víi pH, nã cã thÓ ph¸t triÓn ë pH 4,5 ÷ 9, ®é Èm thÝch hîp 60 - 80%, nhiÖt ®é 25 - 30oC. Vi khuÈn Clostridium ®ång ho¸ tèt tÊt c¶ çc nguån thøc ¨n nit¬ v« c¬ vµ h÷u c¬, cø 1 gam ®−êng gluco th× ®ång ho¸ ®−îc 5 - 12 mgN.

Vi khuÈn Clostridium cã rÊt nhiÒu loµi kh¸c nhau: Clostridium butyrium; Clostridium beijerinskii; Clostridium pectinovorum...

2.2. Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö céng sinh

Lµ qu¸ tr×nh ®ång hãa nit¬ trong kh«ng khÝ d−íi t¸c dông cña çc loµi vi sinh vËt céng sinh víi c©y bé ®Ëu cã ho¹t tÝnh Nitrozenaza.

Mèi quan hÖ ®Æc biÖt nµy ®−îc gäi lµ mèi quan hÖ céng sinh, trong tù nhiªn th−êng gÆp nhiÒu mèi quan hÖ céng sinh kh¸c nhau nh−: Mèi céng sinh gi÷a nÊm vµ t¶o (®Þa y); mèi quan hÖ gi÷a vi khuÈn nèt sÇn víi c©y hä ®Ëu...

Tõ xa x−a con ng−êi ®· biÕt ¸p dông nh÷ng quy luËt tÊt yÕu nµy vµo trong s¶n xuÊt, hä ®· biÕt trång lu©n canh hoÆc xen canh gi÷a c©y hä ®Ëu víi c©y hoµ th¶o ®Ó thu ®−îc n¨ng suÊt c©y trång cao vµ båi bæ ®é ph× cho ®Êt.

N¨m 372 - 287 tr−íc C«ng nguyªn, nhµ triÕt häc cæ Hy L¹p (theo Pharates) trong tËp “Nh÷ng

quan s¸t vÒ c©y cèi” ®· coi c©y hä ®Ëu nh− vËt båi bæ l¹i søc lùc cho ®Êt. ë ViÖt Nam, trong cuèn “V©n ®µi lo¹i ng÷” (1773) Lª Quý §«n ®· ®Ò cËp ®Õn phÐp lµm ruéng: “Thø nhÊt lµ trång ®Ëu xanh thø hai lµ trång ®Ëu nhá vµ võng”.

N¨m 1886, Hellriegel vµ Uynfac ®· kh¸m ph¸ ra b¶n chÊt cña qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö. Hä ®· chøng minh ®−îc kh¶ n¨ng cña c©y hä ®Ëu lÊy ®−îc nit¬ khÝ quyÓn lµ nhê vi khuÈn nèt sÇn (VKNS) sèng ë vïng rÔ c©y hä ®Ëu. Hä ®Æt tªn cho loµi VSV nµy lµ Bacillus radicicola. N¨m 1889, Pramovskii ®· ®æi tªn VSV nµy lµ Bacterium radicicola. Cuèi n¨m 1889 Frank ®Ò nghÞ ®æi tªn lµ Rhizobium.

Vi khuÈn Rhizobium lµ lo¹i trùc khuÈn gram ©m kh«ng sinh nha bµo, h¶o khÝ. KÝch th−íc tÕ bµo dao ®éng 0,5 ÷1,2 x 2,0 ÷ 3,5 µm, khuÈn l¹c thuéc nhãm S, nhµy låi, mµu tr¾ng trong hoÆc tr¾ng ®ôc, kÝch th−íc khuÈn l¹c dao ®éng 2,3 ÷ 4,5 mm sau mét tuÇn nu«i trªn m«i tr−êng th¹ch b»ng. Vi khuÈn Rhizobium cã tiªn mao, cã kh¶ n¨ng di ®éng ®−îc, chóng thÝch hîp ë pH tõ 6,5 ÷ 7,5, nhiÖt ®é 25 - 28oC, ®é Èm 50 ÷ 70%. Khi giµ cã mét sè loµi t¹o ®−îc nang x¸c, khuÈn l¹c sÏ chuyÓn sang mµu n©u nh¹t. Vi khuÈn Rhizobium gåm nhiÒu loµi kh¸c nhau: Rh. leguminosarum; Rh. phaseoli; Rh. trifolii; Rh. lupini; Rh. japonicum; Rh. meliloti; Rh. cicer; Rh. simplese; Rh. vigna; Rh. robinii; Rh. lotus...

HiÖn nay ng−êi ta t¹m chia VKNS thµnh 4 nhãm lín:

+ Sinorhizobiumfredy lµ nh÷ng loµi mµ trong ho¹t ®éng sèng cña chóng s¶n sinh ra axit, hay lµ chóng lµm axit hãa m«i tr−êng.

+ Bradyrhizobium lµ nh÷ng loµi mµ trong ho¹t ®éng sèng cña chóng s¶n sinh ra chÊt kiÒm, hay lµ chóng lµm kiÒm hãa m«i tr−êng.

+ Agrobacterium vµ Phyllobacterium, hai gièng nµy lµ VKNS nh−ng kh«ng céng sinh ë c©y hä ®Ëu, mµ céng sinh ë rÔ-th©n-kÏ l¸ c©y rõng vµ nh÷ng c©y thuû h¶i s¶n. Hai gièng nµy kh«ng cã ý nghÜa nhiÒu trong n«ng nhiÖp.

2.3. Çc VSV cè ®Þnh nit¬ ph©n tö kh¸c

Ngoµi nh÷ng gièng VSV cè ®Þnh nit¬ ph©n tö nãi trªn, cßn v« sè nh÷ng gièng kh¸c ®Òu cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ ph©n tö, chóng cã nhiÒu ý nghÜa trong s¶n xuÊt n«ng l©m, ng− nghiÖp.

* Vi khuÈn:

+ Nhãm vi khuÈn cè ®Þnh nit¬ ph©n tö h¶o khÝ: Azotomonas insolita; Azotomonas fluorescens; Pseudomonas azotogenis; Azospirillum...

+ Nhãm vi khuÈn cè ®Þnh nit¬ ph©n tö h¶o khÝ kh«ng b¾t buéc: Klebsiella pneumoniae; Aerobacter aerogenes...

+ Nhãm vi khuÈn cè ®Þnh nit¬ ph©n tö kþ khÝ quang hîp: Rhodospirillum rubrum; Chromatium sp.; Chlorobium sp.; Rhodomicribium sp.,...

+ Nhãm vi khuÈn cè ®Þnh nit¬ ph©n tö kþ khÝ kh«ng quang hîp: Desulfovibrio desulfuricans; Methanobacterium sp.

* X¹ khuÈn: Mét sè loµi thuéc gièng: Streptomyces; Actinomyces; Frankia; Nocardia; Actinopolyspora; Actinosynoema...

* NÊm: Thodotorula...

* T¶o - Vi khuÈn lam: Glococapsa sp.; Lyngbyaps; Plectonema; Boyryanum; Anabaena azollae; Anabaena ambigua; Anabaena cycadae; Anabaena cylindrica; Anabaena fartilissima; Calothrix brevissima; Calothrix elenkii; Nostoccaloicola commune; Nostoccaloicola cycadae; Nostoccaloicola entophytum; Nostoccaloicola muscorum; Nostoccaloicola paludosum...

H×nh 4: H×nh th¸i cña mét sè chñng gièng vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ ph©n tö

3. C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö

Trong mét thêi gian dµi, c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö lµ mét bÝ Èn ®Çy hÊp dÉn cña tù nhiªn.Trong khi con ng−êi ph¶i sö dông nh÷ng ®iÒu kiÖn kü thuËt rÊt cao, rÊt tèn kÐm (400

÷500oC, 200 ÷ 1000atm víi nh÷ng chÊt xóc t¸c rÊt ®¾t tiÒn) ®Ó ph¸ vì mèi liªn kÕt 3 cña ph©n tö nit¬ ®Ó cã ph©n ®¹m ho¸ häc, b»ng çch tæng hîp tõ:

NH3 + CO2 CO(NHxóc t¸c⎯⎯⎯→ 2)2

Trong khi ®ã VSV víi sù trî gióp cña ho¹t tÝnh Nitrogenaza l¹i ph¸ vì mèi liªn kÕt 3 cña ph©n tö nit¬ mét çch dÔ dµng ngay trong ®iÒu kiÖn rÊt b×nh th−êng vÒ nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt. Ph©n tö nit¬ cã n¨ng l−îng lµ 9,4 x 105 J/mol.

Cã thÓ nãi qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö lµ qu¸ tr×nh khö N2 thµnh NH3 cã xóc t¸c cña

enzyme nitrogenaza, khi cã mÆt cña ATP.

N2 + AH2 + ATP nitrogenaza⎯⎯⎯⎯⎯→ NH3 + A + ADP + P

(AH2 lµ chÊt cho electron).

N¨m 1992 çc nhµ khoa häc ®· hoµn thiÖn ®−îc c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö nh− sau:

N = N → NH = NH → H2N - NH2 → NH3

N2 + 8H+ + 8e- +16 Mg.ATP +16O nitrogenaza⎯⎯⎯⎯⎯→ 2NH3 + H2 + 16 Mg.ADP +16 P.

Nitrogenaza ®−îc cÊu t¹o bëi hai phÇn:

- Fe - protein cã träng l−¬ng ph©n tö l−îng kho¶ng 6. 104.

- Mo- F e - protein cã träng l−îng ph©n tö l−îng kho¶ng 2,2. 105.

4. Ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ ph©n tö (®¹m sinh häc)

Vµi thËp kû nay, ë ViÖt Nam chÕ phÈm VSV vµ ph©n VSV cè ®Þnh nit¬ ®· ®−îc nhiÒu ng−êi d©n biÕt ®Õn, nh÷ng lo¹i chÕ phÈm nµy ®· thùc sù gãp phÇn lµm t¨ng n¨ng suÊt c©y trång vµ t¨ng chÊt l−îng n«ng s¶n vµ thóc ®Èy ph¸t triÓn nÒn n«ng nghiÖp bÒn v÷ng ë n−íc ta.

4.1. §Þnh nghÜa

Ph©n bãn vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ (Biological nitrogen fixing fertilzer) (tªn th−êng gäi: ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh ®¹m, ph©n ®¹m vi sinh) lµ s¶n phÈm chøa mét hay nhiÒu chñng vi sinh vËt sèng (tù do, héi sinh, céng sinh, kþ khÝ hoÆc hiÕu khÝ) ®· ®−îc tuyÓn chän víi mËt ®é ®¹t tiªu chuÈn hiÖn hµnh, cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ cung cÊp çc hîp chÊt chøa nit¬ cho ®Êt vµ c©y trång; t¹o ®iÒu kiÖn n©ng cao n¨ng suÊt c©y trång vµ (hoÆc) chÊt l−îng n«ng s¶n, t¨ng ®é mµu mì cña ®Êt. Ph©n bãn vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ kh«ng g©y ¶nh h−ëng xÊu ®Õn ng−êi, ®éng thùc vËt, m«i tr−êng sinh th¸i vµ chÊt l−îng n«ng s¶n.

4.2. Quy tr×nh s¶n xuÊt

4.2.1. Ph©n lËp tuyÓn chän chñng VSVC§N

Muèn cã chÕ phÈm VSVC§N tèt ph¶i cã chñng VSV cã c−êng ®é cè ®Þnh nit¬ cao, søc c¹nh tranh lín, thÝch øng ë pH réng, ph¸t huy ®−îc ë nhiÒu vïng sinh th¸i kh¸c nhau. V× vËy c«ng t¸c ph©n lËp tuyÓn chän chñng VSVC§N vµ ®¸nh gi¸ ®Æc tÝnh sinh häc cña çc chñng khuÈn lµ viÖc lµm kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong quy tr×nh s¶n xuÊt chÕ phÈm VSVC§N.

Th«ng th−êng ®¸nh gi¸ mét sè chØ tiªu sau: Thêi gian mäc; kÝch th−íc khuÈn l¹c vµ kÝch th−íc tÕ bµo VSV; ®iÒu kiÖn sinh tr−ëng ph¸t triÓn (nhu cÇu dinh d−ìng, nhu cÇu oxy, pH vµ nhiÖt ®é thÝch hîp); kh¶ n¨ng c¹nh tranh vµ c−êng ®é cè ®Þnh nit¬ ph©n tö. Chñng gièng vi sinh vËt sau khi tuyÓn chän ®−îc b¶o qu¶n phï hîp víi yªu cÇu cña tõng loµi vµ sö dông cho s¶n xuÊt chÕ phÈm d−íi d¹ng chñng gièng gèc. Quy tr×nh s¶n xuÊt chÕ phÈm VSVC§N ®−îc tãm t¾t trong (h×nh 5).

4.2.2. Nh©n sinh khèi

Tõ chñng vi sinh vËt tuyÓn chän ng−êi ta tiÕn hµnh nh©n sinh khèi vi sinh vËt theo ph−¬ng ph¸p lªn men ch×m hoÆc lªn men xèp. Sinh khèi vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ ®−îc nh©n qua cÊp 1, 2, 3 trong çc ®iÒu kiÖn phï hîp víi tõng chñng lo¹i vi sinh vËt vµ môc ®Ých s¶n xuÊt. Çc s¶n phÈm ph©n vi sinh vËt s¶n xuÊt tõ vi khuÈn ®−îc t¹o ra chñ yÕu b»ng ph−¬ng ph¸p lªn men ch×m (Submerged culture). Çc c«ng ®o¹n chÝnh trong s¶n xuÊt ®−îc tãm t¾t theo s¬ ®å 1. Trong s¶n xuÊt c«ng nghiÖp m«i tr−êng dinh d−ìng chuÈn kh«ng ®−îc sö dông v× gi¸ thµnh qu¸ cao. Çc nhµ s¶n xuÊt ®· ph¶i t×m m«i tr−êng thay thÕ tõ çc nguån vËt liÖu s½n cã ®ã lµ: Tinh bét ng«, s¾n, rØ mËt, n−íc chiÕt ng«, thay cho nguån dinh d−ìng cacbon, n−íc chiÕt men, n−íc chiÕt ®Ëu t−¬ng, amoniac thay cho nguån dinh d−ìng nit¬. Walter thuéc c«ng ty W.R. Grace (Hoa Kú) (1996) ®· tæng kÕt ®−îc mét sè m«i tr−êng tæng hîp trong s¶n xuÊt ph©n vi sinh vËt tõ vi khuÈn. Thµnh phÇn m«i tr−êng phï hîp víi tõng ®èi t−îng vi khuÈn ®−îc tr×nh bµy trong (b¶ng 3).

Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt viÖc kiÓm tra vµ ®iÒu chØnh çc yÕu tè m«i tr−êng (pH, liÒu l−îng, tèc ®é khÝ, ¸p suÊt, nhiÖt ®é...) lµ hÕt søc cÇn thiÕt. Çc yÕu tè nµy theo Walter (1996) nªn ®−îc ®iÒu chØnh tù ®éng. Çc hÖ thèng lªn men hiÖn nay ®· ®−îc trang bÞ hiÖn ®¹i cã c«ng suÊt tõ hµng chôc ®Õn hµng tr¨m ngµn lÝt.

Trªn c¬ së nghiªn cøu, kh¶o s¸t t×nh h×nh thùc tÕ ë mét sè quèc gia gÇn ®©y, ViÖn cè ®Þnh

nit¬ sinh häc (NifTAL - Hoa Kú) vµ Trung t©m cè ®Þnh nit¬ (óc) ®· nghiªn cøu vµ chÕ t¹o thµnh c«ng nåi lªn men ®¬n gi¶n ®Ó t¹o ra sinh khèi vi khuÈn cã thÓ sö dông trong ®iÒu kiÖn b¸n c«ng

nghiÖp ë çc n−íc ph¸t triÓn. Nåi lªn men ®¬n gi¶n kiÓu nµy ®ang ®−îc sö dông t¹i Th¸i Lan, Ên §é vµ mét sè quèc gia kh¸c trong ®ã cã ViÖt Nam.

4.2.3. Xö lý sinh khèi, t¹o s¶n phÈm

Sinh khèi vi sinh vËt ®−îc phèi trén víi chÊt mang v« trïng (hoÆc kh«ng v« trïng) ®Ó t¹o ra chÕ phÈm trªn nÒn chÊt mang v« trïng (hoÆc kh«ng v« trïng), hay ®−îc bæ sung çc chÊt phô gia, chÊt dinh d−ìng, b¶o qu¶n ®Ó t¹o ra chÕ phÈm d¹ng láng hoÆc c« ®Æc, lµm kh« ®Ó t¹o ra chÕ phÈm d¹ng ®«ng kh« hoÆc kh«.

ChÊt mang

Phèi trén

ChÕ phÈm trªn nÒn chÊt mang

Gièng gèc ChuÈn bÞ m«i tr−êng lªn men cÊp 1

CÊy gièng

Lªn men cÊp 1 ChuÈn bÞ m«i tr−êng lªn men cÊp 2

Lªn men cÊp 2

Sinh khèi vi sinh vËt KiÓm tra

Xö lý ChÕ phÈm d¹ng láng

H×nh 5: Quy tr×nh s¶n xuÊt ph©n vi khuÈn (Bacterial soil inoculant)

§Ó ®¶m b¶o chÊt l−îng trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt chÕ phÈm vi sinh vËt nãi chung vµ chÕ phÈm vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ nãi riªng cÇn thiÕt ph¶i kiÓm tra chÊt l−îng ë çc c«ng ®o¹n s¶n xuÊt sau:

- Gièng gèc vµ lªn men cÊp 1;

- Lùa chän chÊt mang vµ chuÈn ho¸ chÊt mang;

- Lªn men sinh khèi;

- Xö lý vµ phèi trén sinh khèi;

- §ãng gãi vµ b¶o qu¶n.

B¶ng 4: M«i tr−êng tæng hîp sö dông trong s¶n xuÊt ph©n vi khuÈn

Lo¹i vi khuÈn Thµnh phÇn m«i tr−êng T¸c gi¶

Pseudomonas N−íc thuû ph©n ®Ëu, thÞt Bashan (1986)

Azospirillum 10g/l glycerol

Bacillus subtilis 50 g/l n−íc thuû ph©n tinh bét 20g/l Casein 3,3 g/l Na2HPO4

Atkinson and Mavitune (1993)

Rhirobium 20g/l n−íc chiÕt men 10g/l Manital

Somasegara (1985)

4.2.4. C«ng t¸c kiÓm tra chÊt l−îng vµ yªu cÇu chÊt l−îng ®èi víi chÕ phÈm vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬

Yªu cÇu chÊt l−îng ®èi víi chÕ phÈm vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ nãi riªng vµ ph©n bãn vi sinh vËt nãi chung lµ ph¶i cã hiÖu qu¶ ®èi víi ®Êt vµ c©y trång, nghÜa lµ cã ¶nh h−ëng tÝch cùc ®Õn sinh tr−ëng ph¸t triÓn cña c©y trång, ®Õn n¨ng suÊt hoÆc chÊt l−îng n«ng phÈm hoÆc ®é ph× cña ®Êt. MËt ®é vi sinh vËt chuyªn tÝnh trong s¶n phÈm ph¶i b¶o ®¶m çc tiªu chuÈn ban hµnh. Tuú theo ®iÒu kiÖn cña tõng quèc gia, mËt ®é vi sinh vËt chuyªn tÝnh trong 1 gam hoÆc mililit chÕ phÈm dao ®éng 10.000.000 ÷ 1.000.000.000 ®èi víi chÕ phÈm trªn nÒn chÊt mang khö trïng vµ 100.000 ÷ 1.000.000 ®èi víi chÕ phÈm trªn nÒn chÊt mang kh«ng khö trïng. Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam mËt ®é vi sinh vËt chuyªn tÝnh trong chÕ phÈm ph¶i ®¹t 108 ®èi víi chÕ phÈm trªn nÒn chÊt mang khö trïng vµ 105 ®èi víi chÕ phÈm trªn nÒn chÊt mang kh«ng khö trïng. Tuú theo yªu cÇu cña tõng n¬i, ng−êi ta cßn ®−a thªm çc tiªu chuÈn kü thuËt kh¸c ®èi víi tõng lo¹i chÕ phÈm cô thÓ nh− kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ trong m«i tr−êng chøa 10g ®−êng (®èi víi Azotobacter) hoÆc kh¶ n¨ng t¹o nèt sÇn trªn c©y chñ ®èi víi vi khuÈn nèt sÇn...

4.3. Ph−¬ng ph¸p sö dông chÕ phÈm VSVC§N

Cã rÊt nhiÒu çch bãn chÕ phÈm VSVC§N kh¸c nhau, dùa vµo tõng lo¹i c©y trång kh¸c nhau sao cho hiÖu qu¶ cao nhÊt.

+ §èi víi chÕ phÈm VSVC§N tù do th−êng ®−îc hå vµo h¹t hoÆc rÔ c©y khi cßn non, hay bãn trùc tiÕp vµo ®Êt. Nh−ng nh×n chung bãn cµng sím cµng tèt.

+ §èi víi chÕ phÈm VSVC§N céng sinh th−êng ®−îc trén vµo h¹t gièng tr−íc khi gieo h¹t hoÆc t−íi phñ sím kh«ng muén qu¸ 20 ngµy sau khi c©y mäc.

4.3.1. Bãn chÕ phÈm VSVC§N vµo ®Êt

Theo ph−¬ng ph¸p nµy cã nhiÒu çch bãn chÕ phÈm VSVC§N :

+ Cã thÓ trén ®Òu chÕ phÈm víi ®Êt nhá t¬i, sau ®ã ®em r¾c ®Òu vµo luèng tr−íc khi reo h¹t trªn ruéng c¹n; hoÆc r¾c ®Òu ra mÆt ruéng ruéng n−íc.

+ Cã thÓ ®em chÕ phÈm ñ hoÆc trén víi ph©n chuång hoai, sau ®ã bãn ®Òu vµo luèng råi gieo h¹t (nÕu lµ ruéng c¹n); hoÆc r¾c ®Òu ra mÆt ruéng (nÕu lµ ruéng n−íc).

+ Ng−êi ta cã thÓ trén chÕ phÈm VSV víi ®Êt hoÆc víi ph©n chuång hoai, sau ®ã ®em bãn thóc sím cho c©y (cµng bãn sím cµng tèt).

Ph−¬ng ph¸p nµy nh»m t¨ng sè l−îng vi sinh vËt h÷u Ých vµo ®Êt.

4.3.2. Ph−¬ng ph¸p phun chÕ phÈm VSVC§N lªn c©y hoÆc vµo ®Êt

Theo ph−¬ng ph¸p nµy, khi c©y ®· nÈy mÇm, dïng chÕ phÈm hoµ vµo n−íc s¹ch t−íi trùc tiÕp vµo c©y hay vµo ®Êt (ng−êi ta th−êng gäi lµ ph−¬ng ph¸p t−íi phñ sím).

Cã rÊt nhiÒu tªn gäi chÕ phÈm VSVC§N kh¸c nhau: Nitragin; Ri®afo; Rhizobin; Rizolu; Azotobacterin; Flavobacterin; Azogin; Enterobacterin...

4.4. HiÖu qu¶ cña chÕ phÈm VSVC§N

4.4.1. Ph©n vi khuÈn nèt sÇn

Cè ®Þnh nit¬ céng sinh gi÷a vi khuÈn nèt sÇn vµ c©y bé ®Ëu hµng n¨m cung cÊp thªm cho ®Êt vµ c©y trång 40 ÷ 552 kgN/ha. KÕt qu¶ nghiªn cøu cña ViÖn c©y trång nhiÖt ®íi Céng hoµ liªn bang Nga cho thÊy : cø 3 n¨m trång c©y ®Ëu ®ç lµm giµu cho ®Êt 300 - 600 kg N/ha; cho 13-15 tÊn mïn; c¶i thiÖn qu¸ tr×nh kho¸ng ho¸ trong ®Êt vµ ®Èy ra tõ keo ®Êt 60 - 80 kg P2O5/ha; 80 - 120 kg K2O/ha. Bãn chÕ phÈm VSVC§N lµm giµu cho ®Êt 50 - 120 kg N/ha/n¨m. Cã thÓ thay thÕ ®−îc 20 - 60 kg ®¹m Urª/ha, gi¶m tû lÖ s©u bÖnh tõ 25 ®Õn 50% so víi kh«ng bãn ph©n VSV.

Trong h¬n 20 n¨m qua çc c«ng tr×nh nghiªn cøu vµ thö nghiÖm ph©n vi khuÈn nèt sÇn t¹i ViÖt Nam cho thÊy: ph©n vi khuÈn nèt sÇn cã t¸c dông n©ng cao n¨ng suÊt l¹c vá 13,8 - 17,5% ë çc tØnh phÝa B¾c vµ miÒn Trung vµ 22% ë çc tØnh miÒn Nam. Çc kÕt qu¶ nghiªn cøu còng cho thÊy sö dông ph©n vi khuÈn nèt sÇn kÕt hîp víi l−îng ®¹m kho¸ng t−¬ng ®−¬ng 30 - 40 kgN/ha mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao, n¨ng suÊt l¹c trong tr−êng hîp nµy cã thÓ ®¹t t−¬ng ®−¬ng nh− khi bãn 60 vµ 90 kgN/ha. HiÖu lùc cña ph©n vi khuÈn nèt sÇn thÓ hiÖn ®Æc biÖt râ nÐt trªn vïng ®Êt nghÌo dinh d−ìng vµ vïng ®Êt míi trång c©y bé ®Ëu. Lîi nhuËn do ph©n vi khuÈn nèt sÇn ®−îc x¸c ®Þnh ®¹t 442.000VN§/ha víi tû lÖ l·i suÊt/1®ång chi phÝ ®¹t 9,8 lÇn (Ng« ThÕ D©n vµ Ctv., 2001).

B¶ng 5: Kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ cña mét sè c©y bé ®Ëu chÝnh trªn ®ång ruéng(*)

C©y bé ®Ëu L−îng ®¹m cè ®Þnh (kg/N/ha/n¨m)

L¹c Arachis hypogea 72-124

§Ëu l«ng Calopogonium mucunoides 370-450

§Ëu r¨ng ngùa Vicia faba 45-552

§Ëu s¨ng Cajanus cajan 168-280

§Ëu Cowpea Vigna unguiculata 73-354

§Ëu gi¸ (®Ëu xanh) Vigna mungo 63-342

§Ëu nµnh Glycine max 60-168

Chick pea Cicer arrietinum 103

Lentil Lens esculenta 88-114

§Ëu Hµ Lan Pisum sativun 52-77

§Ëu hoÌ Phaseolus vulgaris 40-70

(*) Nguån: FAO,1984.

B¶ng 5a: HiÖu lùc cña ph©n vi khuÈn nèt sÇn t¹i mét sè vïng trång l¹c ë miÒn B¾c(*)

N¨ng suÊt l¹c vá (t¹/ha)

Lo¹i ®Êt §iÒu kiÖn thÝ nghiÖm §èi chøng

Ph©n VKNS

HiÖu lùc cña ph©n VKNS

(t¹/ha)

So víi ®èi chøng (%)

B¹c mµu P60, K60, N20-30, 5 tÊn p.chuång

19,72 22,72 3,0 115,2

Phï sa s«ng Hång P60, K60, N30, 5 tÊn p. chuång

23,1 26,31 3,21 113,8

§Êt ®åi Feralit

P60, K60, N20-30, 5 tÊn p. chuång

15,76 18,53 3,76 117,5

(*) Nguån: Ng« ThÕ D©n vµ Ctv., 2000.

B¶ng 5b: HiÖu lùc cña ph©n vi khuÈn nèt sÇn t¹i mét sè vïng trång l¹c ë miÒn Nam(*)

N¨ng suÊt l¹c vá (t¹/ha) HÖ thèng ®Êt canh

t¸c §iÒu kiÖn thÝ nghiÖm §èi

chøng Ph©n VKNS

HiÖu lùc cña ph©n VKNS

(t¹/ha)

So víi ®èi chøng (%)

§©t míi P60, K60, N30, 5 tÊn ph©n chuång, 5 tÊn v«i

15,6 17,8 2,2 114

Lu©n canh lóa - l¹c P60, K60, N30, 5 tÊn ph©n chuång, 5 tÊn v«i

5,0 6,6 1,6 131

Lu©n canh lóa - l¹c P60, K60, N30, 5 tÊn ph©n chuång, 1 tÊn v«i

6,1 6,5 0,4 106

Lu©n canh rau - l¹c 100 kg SA, 70kg KCl, 150 kg tro dõa

14,1 16,95 2,85 120

Lu©n canh rau - l¹c P60, K40, N20, 500kg v«i 14,7 16,3 1,7 111

Lu©n canh rau - l¹c 40kg Ure, 300kg l©n, 400kg v«i, 3 tÊn ph©n chuång − − 138

Lu©n canh lóa (rau) - l¹c

P60,K40, N30, 3 tÊn ph©n chuång, 100kg v«i

22,0 24,6 2,6 112

(*) Nguån: Ng« ThÕ D©n vµ Ctv., 2000.

B¶ng 6: So s¸nh hiÖu lùc cña ph©n vi khuÈn nèt sÇn víi çc liÒu l−îng ®¹m kho¸ng kh¸c nhau(*)

C«ng thøc bãn Tæng sè qu¶ (qu¶/c©y)

Sè qu¶ ch¾c (qu¶/c©y)

N¨ng suÊt (t¹/ha)

NÒn + 30N

NÒn + 30N + VKNS

NÒn + 60N

NÒn + 90N

15,5

16,9

16,9

18,2

7,0

7,5

7,2

6,9

18,61

20,50

18,50

19,11

NÒn: P60 + K60 + 8 tÊn ph©n chuång + 400kg v«i.

(*) Nguån: Ng« ThÕ D©n vµ Ctv., 2000).

§èi víi ®Ëu t−¬ng vµ çc c©y bé ®Ëu kh¸c ph©n vi khuÈn nèt sÇn còng cã t¸c dông t−¬ng tù. KÕt qu¶ kh¶o nghiÖm ph©n vi khuÈn nèt sÇn t¹i ThuËn Thµnh - B¾c Ninh n¨m 2000 cho thÊy n¨ng suÊt h¹t ®Ëu t−¬ng b×nh qu©n ë c«ng thøc ®èi chøng (kh«ng bãn ph©n h÷u c¬ vi sinh) lµ

52,15 kg/1 sµo, trong khi ®ã ë c«ng thøc bãn ph©n h÷u c¬ vi sinh ®¹t 58,42 kg/sµo, t¨ng 6,26 kg, t−¬ng ®−¬ng víi 12%. Trong 20 hé ®−îc thö nghiÖm, th× cã 5 hé cho n¨ng suÊt t¨ng tõ 7 ®Õn 10%, 1 hé cho n¨ng suÊt t¨ng trªn 25% vµ 14 hé cho n¨ng suÊt t¨ng tõ 10 ®Õn 15%. L·i suÊt do sö dông chÕ phÈm vi khuÈn nèt sÇn ®èi víi ®Ëu xanh ®¹t 4,0-11,0®/1® chi phÝ trong vô xu©n vµ 1,4-3,3®/1® chi phÝ trong vô hÌ.

B¶ng 7: HiÖu qu¶ kinh tÕ cña ph©n VKNS ®èi víi ®Ëu xanh(*)

Vô xu©n Vô hÌ

Lo¹i ®Êt HiÖu qu¶ do VKNS

L·i suÊt/®ång chÕ phÈm

HiÖu qu¶ do VKNSL·i suÊt/®ång chÕ

phÈm

P (5 vô) hs 435 000 9,7 100 000 2,2

P (3 vô) ms 180 000 4,0 70 000 1,6

B hb (3 vô) 495 000 11,0 150 000 3,3

C biØn (3 vô) 185 000 4,1 65 000 1,4

BQ (14 vô) 325 000 7,2 95 000 2,1

(*) Nguån: §Ò tµi cÊp nhµ n−íc KC 08-01.

Vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ céng sinh còng ®−îc sö dông cho çc c©y trång l©m nghiÖp. KÕt qu¶ nghiªn cøu kh¶ n¨ng sö dông Frankia cho c©y l©m nghiÖp t¹i ViÖt Nam trong thêi gian gÇn ®©y cho thÊy: c©y phi lao ®−îc nhiÔm chÕ phÈm ®· t¨ng chiÒu cao tõ 6,23 - 20,66%; t¨ng träng l−îng t−¬i 20,19 - 76,24% vµ träng l−îng kh« 22,29 - 81,59% (b¶ng 8).

B¶ng 8: ¶nh h−ëng cña Frankia ®Õn sinh tr−ëng ph¸t triÓn cña phi lao(**)

Träng l−îng c©y (g/c©y) Lo¹i chÕ phÈm Tû lÖ céng sinh

(%) Cao c©y (cm)

T−¬i Kh«

§C 0 87,45 a 15,70 a 5,16 a

Fr 1 68,4 105,52 d 27,67 c 9,37 c

Fr 2 55,2 93,90 b 18,98 ab 6,83 abc

Fr 3 63,7 98,25 c 25,68 bc 8,46 bc

Fr 4 61,5 95,79 bc 23,10 abc 7,66 abc

Fr 5 50,1 92,90 b 18,87 ab 6,31 ab

Trªn cïng mét cét çc gi¸ trÞ theo sau cïng mét ch÷ çi kh«ng cã sù kh¸c biÖt cã ý nghÜa ë møc 95%.

(**) Nguån: §Ò tµi KHCN.02.06.

4.4.2. Ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ kh¸c

Ph©n bãn vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ héi sinh vµ tù do cã t¸c dông tèt ®Õn sinh tr−ëng, ph¸t triÓn vµ n¨ng suÊt c©y trång. T¹i Ên §é, sö dông ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ cho lóa, cao l−¬ng vµ b«ng lµm t¨ng n¨ng suÊt trung b×nh 11,4%, 18,2% vµ 6,8% ®· mang l¹i lîi nhuËn 1015 rupi, 1149 rupi vµ 343 rupi/ha. T¹i Liªn bang Nga, bãn chÕ phÈm VSVC§N n¨ng suÊt n«ng s¶n t¨ng: khoai t©y 12,8 t¹/ha; cµ chua 28,0 t¹/ha; ng« h¹t 22,4 t¹/ha vµ b¾p c¶i 75,2 t¹/ha.

ë ViÖt Nam çc thö nghiÖm sö dông ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ héi sinh (Azogin) ë 15 tØnh miÒn B¾c, miÒn Trung vµ miÒn Nam trªn diÖn tÝch hµng chôc ngµn hecta cho thÊy: trong cïng ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt, ruéng lóa ®−îc bãn ph©n VSVC§N ®Òu tèt h¬n so víi ®èi chøng, biÓu hiÖn: bé l¸ ph¸t triÓn tèt h¬n; tû lÖ nh¸nh h÷u hiÖu, sè b«ng/khãm nhiÒu h¬n ®èi chøng. N¨ng suÊt h¹t

t¨ng so víi ®èi chøng 6 - 12%, nhiÒu n¬i ®¹t 15 - 20%. Nh÷ng ruéng bãn ph©n VSVC§N gi¶m bít 1kg ®¹m urª cho mçi sµo n¨ng suÊt vÉn t¨ng so víi ®èi chøng. §èi víi rau (xµ l¸ch, rau diÕp, khoai t©y...), bãn ph©n VSVC§N còng lµm t¨ng s¶n l−îng thu ho¹ch 20 - 30%. ViÖc bãn ph©n VSVC§N cßn lµm t¨ng kh¶ n¨ng chèng chÞu cña c©y vµ gi¶m l−îng nitrat tån d− trong rau. HiÖu qu¶ kinh tÕ do sö dông ph©n VSVC§N lµ râ rÖt. NÕu ®Çu t− 1 ®ång cho viÖc sö dông ph©n vi sinh cho c©y lóa, l·i suÊt thu vÒ tõ 16,2 ®Õn 19,1 ®ång.

B¶ng 9: HiÖu qu¶ sö dông ph©n vi sinh vËt ®èi víi mét sè c©y trång(*)

§Êt vµ c©y trång C«ng thøc bãn ph©n N¨ng suÊt

(t¹/ha) t¨ng so víi

®èi chøng (%)

Lóa trªn ®Êt phï sa s«ng Hång

NÒn (NPK: 90.90.60 + 8t P/c).

80% nÒn + ph©n VKC§N

NÒn + ph©n VKC§N

51,60

53,73

57,86

_

4,0

12,0

Lóa trªn ®Êt b¹c mµu Hµ B¾c

NÒn (NPK: 90.90.60 + 8t P/c).


NÒn + ph©n VKC§N

37,76

39,86

44,59

_

6,0

18,0

Ng« trªn ®Êt phï sa s«ng Hång

NÒn (NPK:180.120.90 + 8t P/c)


NÒn + ph©n VKC§N

41,45

41,73

46,85

_

1,0

13,0

Ng« trªn ®Êt b¹c mµu Hµ B¾c

NÒn (NPK:180.120.90 + 8t P/c)


NÒn + ph©n VKC§N

36,98

37,42

39,88

_

1,0

8,0

ChÌ trªn ®Êt ®á vµng Th¸i Nguyªn

NÒn (NPK:120.90.60)


NÒn + ph©n VKC§N

142,90

155,34

178,21

_

9,0

25,0

(*) Nguån: §Ò tµi KHCN.02.06.

Bãn ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ cho c©y trång cã thÓ thay thÕ mét phÇn ph©n ®¹m kho¸ng. Sè liÖu nghiªn cøu cña çc ®Ò tµi khoa häc cÊp Nhµ n−íc KC.08.01 giai ®o¹n 1991-1995 vµ KHCN.02.06 giai ®o¹n 1996-2000 cho biÕt l−îng ph©n ®¹m kho¸ng cã thÓ tiÕt kiÖm ®−îc nh− sau:

- §Êt phï sa s«ng Hång: vô xu©n 14,26 kgN/ha; vô hÌ 10,80kgN/ha.

- §Êt phï sa s«ng M·: vô xu©n 15,28 kgN/ha; vô hÌ 12,12kgN/ha.

- §Êt b¹c mµu: vô xu©n 22,40 kgN/ha; vô hÌ 16,60 kgN/ ha.

- §Êt çt ven biÓn: vô xu©n 17,46 kgN/ha; vô hÌ 17,06 kgN/ha.

B¶ng 10: T¸c dông cña ph©n vi sinh trong viÖc chèng chÞu bÖnh ë khoai t©y(*)

C«ng thøc BÖnh hÐo

xanh VK (%) BÖnh thèi ®en

VK (%)

BÖnh lë cæ rÔ do nÊm

(%)

N¨ng suÊt (tÊn/ha)

NÒn

NÒn + 10%N

NÒn + Klebsiella

NÒn + Myzorin

3

3

2

2

10

10

6

5

12

14

7

6

18,00

18,70

18,90

19,35

NÒn + Pseudomonas

NÒn + Azotobacter

2

1

5

5

6

6

19,98

19,60

(*) Nguån: §Ò tµi KC.08.01.

Ngoµi t¸c dông n©ng cao hiÖu qu¶ sö dông vµ gãp phÇn tiÕt kiÖm mét phÇn ®¸ng kÓ ph©n bãn v« c¬, th«ng qua çc ho¹t chÊt sinh häc cña chóng ph©n VSV cßn cã t¸c dông ®iÒu hoµ, kÝch thÝch qu¸ tr×nh sinh tæng hîp cña c©y trång, ®ång thêi n©ng cao søc ®Ò kh¸ng cña c©y trång ®èi víi mét sè s©u bÖnh h¹i. KÕt qu¶ nghiªn cøu trªn c©y khoai t©y cho thÊy VSV cã t¸c dông lµm gi¶m ®¸ng kÓ tû lÖ s©u bÖnh.

®Ò tµi khcn02-06b 1999

tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp I

vkc®n+vkpgl

®èi chøng vkc®n vkpgl vkc®n+vkpgl

H×nh 7: Ph©n h÷u c¬ vi sinh ®a chøc n¨ng vµ hiÖu qu¶ cña lo¹i ph©n nµy bãn cho c©y l¹c

H×nh 6: HiÖu qu¶ cña ph©n h÷u c¬ vi sinh ®a chøc n¨ng bãn cho c©y ®Ëu t−¬ng

®Ò tµi khcn02-06b 1999

tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp I

vkc®n+vkpgl

®èi chøngvkc®n

vkpgl vkc®n+vkpgl

B. Ph©n vi sinh vËt ph©n gi¶i phosphat khã tan (Ph©n l©n vi sinh)

I. Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ phospho

1. Çc d¹ng phospho (l©n) vµ vßng tuÇn hoµn cña phospho

L©n lµ mét trong nh÷ng yÕu tè quan träng ®èi víi c©y trång. L©n dÔ tiªu trong ®Êt th−êng kh«ng ®¸p øng ®−îc nhu cÇu cña c©y nhÊt lµ nh÷ng c©y trång cã n¨ng suÊt cao. Bãn ph©n l©n vµ t¨ng c−êng ®é hoµ tan çc d¹ng l©n khã tiªu lµ biÖn ph¸p quan träng trong s¶n xuÊt n«ng nghiÖp. Bãn ph©n h÷u c¬, vïi x¸c ®éng vËt vµo ®Êt ë møc ®é nhÊt ®Þnh lµ biÖn ph¸p t¨ng hµm l−îng l©n cho ®Êt.

1.1. L©n h÷u c¬

L©n h÷u c¬ cã trong c¬ thÓ ®éng vËt, thùc vËt, vi sinh vËt th−êng gÆp ë çc hîp chÊt chñ yÕu nh− phytin, phospholipit, axit nucleic. Trong kh«ng bµo ng−êi ta cßn thÊy l©n v« c¬ ë d¹ng octhophosphat lµm nhiÖm vô ®Öm vµ chÊt dù tr÷. C©y trång, vi sinh vËt kh«ng thÓ trùc tiÕp ®ång ho¸ l©n h÷u c¬. Muèn ®ång ho¸ chóng ph¶i ®−îc chuyÓn ho¸ thµnh d¹ng muèi H3PO4.

1.2. L©n v« c¬

L©n v« c¬ th−êng ë trong çc d¹ng kho¸ng nh− apatit, phosphoric, phosphat s¾t, phosphat nh«m... Muèn c©y trång sö dông ®−îc ph¶i qua chÕ biÕn, ®Ó trë thµnh d¹ng dÔ tan.

Còng nh− çc yÕu tè kh¸c, P lu«n lu«n tuÇn hoµn chuyÓn ho¸. Nhê vi sinh vËt l©n h÷u c¬ ®−îc v« c¬ ho¸ biÕn thµnh muèi cña axit phosphoric. Çc d¹ng l©n nµy mét phÇn ®−îc sö dông, biÕn thµnh l©n h÷u c¬, mét phÇn bÞ cè ®Þnh d−íi d¹ng l©n khã tan nh− Ca3(PO2)2, FePO4, AlPO4. Nh÷ng d¹ng khã tan nµy trong nh÷ng m«i tr−êng cã pH thÝch hîp sÏ chuyÓn ho¸ thµnh d¹ng dÔ tan. Vi sinh vËt gi÷ vai trß quan träng trong qu¸ tr×nh nµy.

1.3. Vßng tuÇn hoµn phospho trong tù nhiªn

C©y xanh §éng vËt

Ion PO trong dung dÞch ®Êt

↑↓

Ion PO bÞ hÊp phô

-34

-34

Hoµ tan

Phospho v« c¬ kh ¸

Cè ®Þnh t¹m thêi

ChÊt h÷u c¬ t−¬i vµ tÕ bµo sinh vËt

ChÊt h÷u c¬ mïn ho¸

Qu¸ tr×nh cè ®ÞnhQu¸ tr×nh kho¸ng

H×nh 8: Vßng tuÇn hoµn phospho trong tù nhiªn

2. Sù chuyÓn ho¸ l©n v« c¬

2.1. ThÝ nghiÖm

Tõ n¨m 1900 ®· cã nhiÒu nhµ khoa häc nghiªn cøu vÊn ®Ò nµy. J. Stokelasa dïng ®Êt ®· tiÖt trïng bãn bét apatit vµ cÊy vi khuÈn. ¤ng dïng Bacillus megatherium, Bac. mycoides vµ Bacillus butyricus. Sau khi cÊy vi khuÈn vµ bãn cho lóa m¹ch thÊy cã t¨ng n¨ng suÊt.

Çc chÊt dinh d−ìng kh¸c ®Òu ë d¹ng hoµ tan. Cßn P th× ë d¹ng kh«ng tan nh− phosphat bicanxi hay Ca3(PO4)2.

ThÝ nghiÖm theo 2 c«ng thøc:

(1) TiÖt trïng çc chËu sau ®ã gieo h¹t víi 1% ®Êt kh«ng tiÖt trïng;

(2) TiÖt trïng çc chËu vµ gieo h¹t.

ë c«ng thøc (1) c©y ®ång ho¸ P m¹nh vµ c©y ph¸t triÓn tèt h¬n. §iÒu ®ã chøng tá r»ng ë ®©y cã sù t¸c ®éng cña vi sinh vËt trong qu¸ tr×nh ph©n gi¶i çc hîp chÊt l©n khã tan.

NhiÒu vi khuÈn nh− P. seudomonas fluorescens, vi khuÈn nitrat ho¸, mét sè vi khuÈn hÖ rÔ, nÊm, x¹ khuÈn... còng cã kh¶ n¨ng ph©n gi¶i Ca3(PO4)2 vµ bét apatit.

Ngoµi ra trong qu¸ tr×nh lªn men butyric, lªn men lactic, qu¸ tr×nh lªn men dÊm, trong ph©n chuång còng cã thÓ xóc tiÕn qu¸ tr×nh hoµ tan Ca3(PO4)2. Vi khuÈn vïng rÔ ph©n gi¶i Ca3(PO4)2 m¹nh.

ë hÖ rÔ lóa m× th−êng cã 30% vi khuÈn cã kh¶ n¨ng ph©n gi¶i Ca3(PO4)2 vµ l−îng l©n ph©n gi¶i so víi ®èi chøng t¨ng 6-18 lÇn.

2.2. Vi sinh vËt ph©n gi¶i

Vi khuÈn ph©n gi¶i nh÷ng hîp chÊt l©n v« c¬ khã tan th−êng gÆp çc gièng: Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter, Agrobacterium, Aerobacter, Brevibacterium, Micrococcus, Flavobacterium...

Bªn c¹nh çc vi khuÈn vµ x¹ khuÈn th× nÊm còng cã t¸c dông trong qu¸ tr×nh hoµ tan hîp chÊt l©n khã tan: Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Sclerotium.

2.3. C¬ chÕ hoµ tan phospho

§¹i ®a sè nghiªn cøu ®Òu cho r»ng sù ph©n gi¶i Ca3(PO4)2 cã liªn quan mËt thiÕt víi sù s¶n sinh axit trong qu¸ tr×nh sèng cña vi sinh vËt. Trong ®ã axit cacbonic rÊt quan träng. ChÝnh H2CO3 lµm cho Ca3(PO4)2 ph©n gi¶i.

Qu¸ tr×nh ph©n gi¶i theo ph−¬ng tr×nh sau:

Ca3(PO4)2 + 4H2CO3 + H2O → Ca(PO4)2H2O + Ca(HCO3)2

Trong ®Êt, vi khuÈn nitrat ho¸ vµ vi khuÈn chuyÓn ho¸ S còng cã t¸c dông quan träng trong viÖc ph©n gi¶i Ca3(PO4)2.

Qu¸ tr×nh hoµ tan çc hîp chÊt l©n khã tan cã thÓ theo c¬ chÕ: L©n khã tan ®−îc t¹m thêi ®ång ho¸ vi sinh vËt, sau ®ã l©n ®−îc gi¶i phãng khái vi sinh vËt d−íi d¹ng cã thÓ ®ång ho¸ cho c©y trång.

3. §iÒu kiÖn ngo¹i c¶nh

+ §é pH: Nh×n chung pH ¶nh h−ëng kh«ng nhiÒu ®Õn vi sinh vËt ph©n gi¶i l©n. Tuy nhiªn ë pH 7,8 - 7,9 ¶nh h−ëng tèt ®Õn sù ph¸t triÓn cña hÖ vi sinh vËt ph©n gi¶i l©n.

+ §é Èm: ë nh÷ng n¬i ngËp n−íc, hµm l−îng axit h÷u c¬ cao (do ho¹t ®éng cña vi sinh vËt)

lµm t¨ng qu¸ tr×nh ph©n gi¶i l©n h÷u c¬ khã tan.

+ Hîp chÊt h÷u c¬: Hµm l−îng chÊt h÷u c¬ mïn ho¸ kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh ph©n gi¶i l©n. Hîp chÊt h÷u c¬ t−¬i lµm t¨ng sù sinh tr−ëng cña hÖ vi sinh vËt, dÉn ®Õn t¨ng qu¸ tr×nh hoµ tan hîp chÊt l©n khã tan.

+ HÖ rÔ: HÖ rÔ c©y trång kÝch thÝch sù sinh tr−ëng ph¸t triÓn cña vi sinh vËt. Do ®ã sù ph©n gi¶i hîp chÊt l©n khã tan còng ®−îc t¨ng c−êng.

4. Sù chuyÓn ho¸ l©n h÷u c¬

4.1. Çc d¹ng l©n h÷u c¬ th−êng gÆp trong ®Êt

Trong ®Êt çc d¹ng l©n h÷u c¬ th−êng gÆp lµ: Phytin, axit nucleic, nucleoprotein, phospholipit.

a) Phytin vµ çc chÊt hä hµng

Phytin lµ muèi Ca vµ Mg cña axit phytic. Trong ®Êt nh÷ng chÊt cã hä hµng víi phytin lµ inositol, inositolmonophosphat, inositoltriphosphat. TÊt c¶ ®Òu cã nguån gèc thùc vËt. Phytin vµ nh÷ng chÊt cã cïng hä hµng chiÕm trung b×nh tõ 40-80% phospho h÷u c¬ trong ®Êt.

b) Axit nucleic vµ nucleoprotein

Nh÷ng axit nucleic vµ nucleoprotein trong ®Êt ®Òu cã nguån gèc thùc vËt hoÆc thùc vËt vµ nhÊt lµ vi sinh vËt. Hµm l−îng cña chóng trong ®Êt kho¶ng < 10%.

c) Phospholipit: Sù kÕt hîp gi÷a lipit vµ phosphat kh«ng nhiÒu trong ®Êt.

4.2. Vi sinh vËt

Gièng Bacillus: B. megaterium, B. subtilis, B. malaberensis.

B. megaterium kh«ng nh÷ng cã kh¶ n¨ng ph©n gi¶i hîp chÊt l©n v« c¬ mµ cßn cã kh¶ n¨ng ph©n gi¶i hîp chÊt l©n h÷u c¬. Ng−êi ta cßn dïng B. megaterium lµm ph©n vi sinh vËt.

Ngoµi ra cßn çc gièng Serratia, Proteus, Arthrobscter...

NÊm: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Cunnighamella...

X¹ khuÈn: Streptomyces.

4.3. C¬ chÕ ph©n gi¶i

NhiÒu vi sinh vËt ®Êt cã men dephosphorylaza ph©n gi¶i phytin theo ph¶n øng sau:

Nucleoprotit → nuclein → axit nucleic → nucleotit → H3PO4

Nucleoprotein

Protein

Axit nucleic

C6H5O5 C5H5O5O C5H5O5O2 C4H5O5O 4H3PO4

NH3 CO2 H2O H2S

Axit amin

ChÊt kh¸c

4C5H10O5

II. ph©n vi sinh vËt ph©n gi¶i phosphat khã tan (ph©n l©n vi sinh)

1. §Þnh nghÜa

Ph©n vi sinh vËt ph©n gi¶i phosphat khã tan lµ s¶n phÈm cã chøa mét hay nhiÒu chñng vi sinh vËt cßn sèng ®¹t tiªu chuÈn ®· ban hµnh cã kh¶ n¨ng chuyÓn ho¸ çc hîp chÊt phospho khã tan thµnh dÔ tiªu cho c©y trång sö dông, gãp phÇn n©ng cao n¨ng suÊt vµ chÊt l−îng n«ng phÈm. Ph©n l©n vi sinh vËt kh«ng g©y h¹i ®Õn søc khoÎ cña ng−êi, ®éng thùc vËt vµ kh«ng ¶nh h−ëng xÊu ®Õn m«i tr−êng sinh th¸i.

2. Quy tr×nh s¶n xuÊt

2.1. Ph©n lËp tuyÓn chän chñng vi sinh vËt ph©n gi¶i l©n (VSVPGL)

Ng−êi ta th−êng ph©n lËp tuyÓn chän chñng VSVPGL tõ ®Êt hoÆc tõ vïng rÔ c©y trång trªn çc lo¹i ®Êt hay c¬ chÊt giµu h÷u c¬ theo ph−¬ng ph¸p nu«i cÊy pha lo·ng trªn m«i tr−êng ®Æc Pikovskaya. Khi ®ã çc chñng vi sinh vËt ph©n gi¶i l©n sÏ t¹o vßng ph©n gi¶i, tøc lµ vßng trßn trong suèt bao quanh khuÈn l¹c. Vßng ph©n gi¶i ®−îc h×nh thµnh nhê kh¶ n¨ng hoµ tan hîp chÊt phospho kh«ng tan ®−îc bæ sung vµo m«i tr−êng nu«i cÊy. C¨n cø vµo ®−êng kÝnh vßng ph©n gi¶i, thêi gian h×nh thµnh vµ ®é trong cña vßng ph©n gi¶i ng−êi ta cã thÓ ®¸nh gi¸ ®Þnh tÝnh kh¶ n¨ng ph©n gi¶i m¹nh hay yÕu cña çc çc chñng vi sinh vËt ph©n lËp. §Ó ®¸nh gi¸ chÝnh x¸c møc ®é ph©n gi¶i çc hîp chÊt phospho khã tan cña vi sinh vËt, ng−êi ta ph¶i x¸c ®Þnh ®Þnh l−îng ho¹t tÝnh ph©n gi¶i cña chóng b»ng çch ph©n tÝch hµm l−îng l©n dÔ tan trong m«i tr−êng nu«i cÊy cã chøa lo¹i phosphat kh«ng tan. Tû lÖ (%) gi÷a hµm l−îng l©n tan vµ l©n tæng sè trong m«i tr−êng ®−îc gäi lµ hiÖu qu¶ ph©n gi¶i. Th«ng th−êng ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n vi sinh vËt ng−êi ta cè g¾ng tuyÓn chän çc chñng vi sinh vËt cã kh¶ n¨ng ph©n huû nhiÒu lo¹i hîp chÊt phospho vµ v« c¬ kh¸c nhau. Chñng vi sinh vËt cã kh¶ n¨ng ph©n gi¶i hîp chÊt phospho cao ch−a h¼n lµ cã ¶nh h−ëng tèt ®Õn c©y trång. V× ngoµi ho¹t tÝnh ph©n gi¶i l©n, nhiÒu chñng vi sinh vËt cßn cã çc ho¹t tÝnh sinh häc kh¸c g©y ¶nh h−ëng xÊu ®Õn sinh tr−ëng, ph¸t triÓn vµ n¨ng suÊt c©y trång. Do vËy sau khi ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng ph©n gi¶i l©n, çc chñng vi sinh vËt dïng ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n vi sinh cÇn ®−îc ®¸nh gi¸ ¶nh h−ëng ®Õn ®èi t−îng c©y trång sö dông. ChØ sö dông chñng vi sinh vËt võa cã ho¹t tÝnh ph©n gi¶i l©n cao võa kh«ng g©y ¶nh h−ëng xÊu ®Õn c©y trång vµ m«i tr−êng sinh th¸i.

Ngoµi nh÷ng chØ tiªu quan träng trªn, cßn ph¶i ®¸nh gi¸ ®Æc tÝnh sinh häc nh− khi chän chñng VSVC§N ®ã lµ: thêi gian mäc; kÝch th−íc tÕ bµo, khuÈn l¹c; kh¶ n¨ng thÝch øng ë pH; kh¶ n¨ng c¹nh tranh...

2.2. Nh©n sinh khèi, xö lý sinh khèi, t¹o s¶n phÈm

Tõ çc chñng gièng vi sinh ®−îc lùa chän (chñng gèc) ng−êi ta tiÕn hµnh nh©n sinh khèi vi sinh vËt, xö lý sinh khèi vi sinh vËt vµ t¹o s¶n phÈm ph©n l©n vi sinh. Çc c«ng ®o¹n s¶n xuÊt ph©n l©n vi sinh ®−îc tiÕn hµnh t−¬ng tù nh− trong quy tr×nh s¶n xuÊt ph©n bãn vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬. Th«ng th−êng ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n vi sinh tõ vi khuÈn ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p lªn men ch×m trong çc nåi lªn men vµ s¶n xuÊt ph©n l©n vi sinh tõ nÊm ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p lªn men xèp. S¶n phÈm t¹o ra cña ph−¬ng ph¸p lªn men xèp lµ chÕ phÈm d¹ng sîi hoÆc chÕ phÈm bµo tö. ChÕ phÈm l©n vi sinh vËt cã thÓ ®−îc sö dông nh− mét lo¹i ph©n bãn vi sinh vËt hoÆc ®−îc bæ sung vµo ph©n h÷u c¬ d−íi d¹ng chÕ phÈm vi sinh vËt lµm giµu ph©n ñ, qua ®ã n©ng cao chÊt l−îng cña ph©n ñ. T¹i ViÖt Nam, trong s¶n xuÊt ph©n l©n vi sinh vËt trªn nÒn chÊt mang kh«ng khö trïng çc nhµ s¶n xuÊt th−êng sö dông bét quÆng photphorit bæ sung vµo chÊt mang. ViÖc lµm nµy tËn dông ®−îc nguån quÆng tù nhiªn s½n cã cña ®Þa ph−¬ng lµm ph©n bãn qua ®ã gi¶m chi phÝ trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Tuy nhiªn ®Ó ph©n bãn cã hiÖu qu¶ cÇn ph¶i kiÓm tra ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng ph©n gi¶i quÆng cña chñng vi sinh vËt sö dông vµ kh¶ n¨ng tån t¹i cña chóng trong chÊt mang ®−îc bæ sung quÆng.

2.3. Yªu cÇu chÊt l−îng vµ c«ng t¸c kiÓm tra chÊt l−îng

Yªu cÇu chÊt l−îng ®èi víi ph©n l©n vi sinh còng t−¬ng tù nh− yªu cÇu chÊt l−îng ®èi víi ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬, nghÜa lµ ph©n l©n vi sinh vËt ®−îc coi lµ cã chÊt l−îng tèt khi cã chøa mét hay nhiÒu loµi VSV cã ho¹t tÝnh ph©n gi¶i l©n cao, cã ¶nh h−ëng tèt ®Õn c©y trång víi mËt ®é 108-109 VSV/g hay mililit ph©n bãn ®èi víi lo¹i ph©n bãn trªn nÒn chÊt mang khö trïng vµ 106 VSV/gam hay mililit ®èi víi ph©n bãn trªn nÒn chÊt mang kh«ng khö trïng. §Ó ph©n bãn vi sinh vËt cã chÊt l−îng cao cÇn tiÕn hµnh kiÓm tra chÊt l−îng s¶n phÈm t¹o ra sau mçi c«ng ®o¹n s¶n xuÊt t−¬ng tù nh− c«ng t¸c kiÓm tra chÊt l−îng trong s¶n xuÊt ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬.

3. Ph−¬ng ph¸p bãn ph©n l©n vi sinh

Ph©n l©n vi sinh th−êng ®−îc bãn trùc tiÕp vµo ®Êt, ng−êi ta Ýt dïng lo¹i ph©n nµy ®Ó trén vµo h¹t. Cã nhiÒu çch bãn kh¸c nhau:

+ Cã thÓ trén ®Òu chÕ phÈm víi ®Êt nhá t¬i, sau ®ã ®em r¾c ®Òu vµo luèng tr−íc khi gieo h¹t (nÕu lµ ruéng c¹n); r¾c ®Òu ra mÆt ruéng (nÕu lµ ruéng n−íc).

+ Cã thÓ ®em chÕ phÈm ñ hoÆc trén víi ph©n chuång hoai, sau ®ã bãn ®Òu vµo luèng råi gieo h¹t (nÕu lµ ruéng c¹n); r¾c ®Òu ra mÆt ruéng (nÕu lµ ruéng n−íc).

+ Cã thÓ trén chÕ phÈm VSV víi ®Êt hoÆc víi ph©n chuång hoai, sau ®ã ®em bãn thóc sím cho c©y (cµng bãn sím cµng tèt).

Ph−¬ng ph¸p nµy nh»m t¨ng sè l−îng vi sinh vËt h÷u Ých vµo ®Êt.

4. HiÖu qu¶ cña ph©n l©n vi sinh

Hµm l−îng l©n trong hÇu hÕt çc lo¹i ®Êt ®Òu rÊt thÊp, v× vËy viÖc bãn l©n cho ®Êt nh»m n©ng cao n¨ng suÊt c©y trång lµ viÖc lµm cÇn thiÕt. Ng−êi ta còng biÕt r»ng kho¶ng 2/3 l−îng l©n ®−îc bãn bÞ ®Êt hÊp phô trë thµnh d¹ng c©y trång kh«ng sö dông ®−îc hoÆc bÞ röa tr«i. Ph©n vi sinh vËt ph©n gi¶i phosphat khã tan kh«ng chØ cã t¸c dông n©ng cao hiÖu qu¶ cña ph©n bãn l©n kho¸ng nhê ho¹t tÝnh ph©n gi¶i vµ chuyÓn ho¸ cña çc chñng vi sinh vËt mµ cßn cã t¸c dông tËn dông nguån photphat ®Þa ph−¬ng cã hµm l−îng l©n thÊp, kh«ng ®ñ ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt ph©n l©n kho¸ng ë quy m« c«ng nghiÖp. NhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu ë ch©u ¢u vµ Mü còng nh− ë çc n−íc ch©u ¸ ®Òu cho thÊy hiÖu qu¶ to lín cña ph©n vi sinh vËt ph©n gi¶i l©n. T¹i Ên §é, vi sinh vËt ph©n gi¶i l©n ®−îc ®¸nh gi¸ cã t¸c dông t−¬ng ®−¬ng víi 50 kg P2O5/ha. Sö dông vi sinh vËt ph©n gi¶i l©n cïng quÆng phosphat cã thÓ thay thÕ ®−îc 50% l−îng l©n kho¸ng cÇn bãn mµ kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn n¨ng suÊt c©y trång. Çc kÕt qu¶ nghiªn cøu ë Liªn X«, Canada còng cho çc kÕt qu¶ t−¬ng tù. S¶n phÈm Phosphobacterin vµ PB 500 ®· ®−îc s¶n xuÊt trªn quy m« c«ng nghiÖp ë 2 quèc gia nµy. HiÖn nay Trung Quèc vµ Ên §é lµ hai quèc gia ®ang ®Èy m¹nh ch−¬ng tr×nh ph¸t triÓn vµ øng dông c«ng nghÖ s¶n xuÊt ph©n l©n vi sinh vËt ë quy m« lín víi diÖn tÝch sö dông hµng chôc triÖu ha. T¹i ViÖt Nam, çc c«ng tr×nh nghiªn cøu gÇn ®©y cho biÕt mét gãi chÕ phÈm vi sinh vËt ph©n gi¶i l©n (50g) sö dông cho cµ phª trªn vïng ®Êt ®á Bazan cã t¸c dông t−¬ng ®−¬ng víi 34,3 kg P2O5/ha. Bãn ph©n l©n vi sinh cã t¸c dông lµm t¨ng sè l−îng VSVPGL trong ®Êt, dÉn ®Õn t¨ng c−êng ®é ph©n gi¶i l©n khã tan trong ®Êt 23 - 35%. C©y trång ph¸t triÓn tèt h¬n, th©n l¸ c©y mËp h¬n, to h¬n, b¶n l¸ dÇy h¬n, t¨ng søc ®Ò kh¸ng s©u bÖnh, t¨ng n¨ng suÊt ®Ëu t−¬ng 5 - 11%, lóa 4,7-15% so víi ®èi chøng.

C. Ph©n h÷u c¬ sinh häc

I. Kh¸i niÖm chung vÒ ph©n h÷u c¬ sinh häc (compost)

Ph©n h÷u c¬ sinh häc lµ lo¹i s¶n phÈm ph©n bãn ®−îc t¹o thµnh th«ng qua qu¸ tr×nh lªn men vi sinh vËt çc hîp chÊt h÷u c¬ cã nguån gèc kh¸c nhau (phÕ th¶i n«ng, l©m nghiÖp, phÕ th¶i ch¨n nu«i, phÕ th¶i chÕ biÕn, phÕ th¶i ®« thÞ, phÕ th¶i sinh ho¹t...), trong ®ã çc hîp chÊt h÷u c¬ phøc t¹p d−íi t¸c ®éng cña vi sinh vËt hoÆc çc ho¹t chÊt sinh häc ®−îc chuyÓn ho¸ thµnh mïn.

Nguyªn liÖu s¶n xuÊt ph©n h÷u c¬ sinh häc lµ phÕ th¶i cña ng−êi, ®éng vËt, gia sóc, gia cÇm bao gåm: phÕ th¶i chÕ biÕn thuû h¶i, sóc s¶n, tån d− c©y trång n«ng, l©m nghiÖp (th©n l¸, rÔ, cµnh c©y), phÕ th¶i sinh ho¹t, phÕ th¶i ®« thÞ, phÕ th¶i chÕ biÕn n«ng, l©m s¶n vµ than bïn. Th«ng th−êng tån d− cña çc c©y ngò cèc chøa 0,5% nit¬, 0,6% P2O5 vµ 1,5% K2O. Tån t− çc c©y bé ®Ëu chøa hµm l−îng nit¬ cao h¬n nhiÒu so víi c©y ngò cèc. Tõ çc nguyªn liÖu h÷u c¬ trªn ng−êi

n«ng d©n tõ xa x−a ®· biÕt ñ vµ chÕ biÕn thµnh ph©n chuång, ph©n r¸c bãn cho ®Êt vµ c©y trång. Tr−íc ®©y ph©n r¸c, ph©n chuång lµ nguån ph©n bãn chÝnh ®−îc sö dông cho mäi lo¹i h×nh canh t¸c ë n−íc ta. Theo NguyÔn V¨n Bé (1994) tiÒm n¨ng ph©n r¸c ë ViÖt Nam kho¶ng 61-62 triÖu tÊn vµ víi l−îng bãn kho¶ng 8,7 tÊn/ha sÏ cung cÊp mét l−îng dinh d−ìng t−¬ng ®−¬ng víi 34,8kg nit¬, 21,8kg P2O5 vµ 26,1 kg K2O /ha/n¨m. Ph©n chuång, ph©n r¸c lµ mét lo¹i ph©n h÷u c¬ sinh häc ®−îc chÕ biÕn b»ng çch tËn dông vi sinh vËt s½n cã trong nguyªn liÖu. Víi ph−¬ng ph¸p chÕ biÕn truyÒn thèng ®Ó t¹o ®−îc ph©n h÷u c¬ ®¶m b¶o ®é hoai chÝn cÇn thiÕt, thêi gian ñ kÐo dµi tõ 4 ®Õn 6 th¸ng. øng dông c«ng nghÖ vi sinh vËt chÕ biÕn ph©n h÷u c¬ sinh häc kh«ng chØ rót ng¾n thêi gian ñ mµ cßn n©ng cao gi¸ trÞ dinh d−ìng cña s¶n phÈm t¹o ra.

II. ph©n h÷u c¬ sinh häc víi sù trî gióp cña chÕ phÈm vi sinh vËt

Vi sinh vËt trî gióp qu¸ tr×nh chÕ biÕn ph©n ñ lµ çc vi sinh vËt lùa chän cã kh¶ n¨ng thóc ®Èy nhanh qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ phÕ th¶i h÷u c¬ thµnh ph©n bãn. Th«ng th−êng lµ çc lo¹i vi sinh vËt chuyÓn ho¸ xenlulo vµ ligno xenlulo, ®ã lµ çc loµi Aspergillus niger, Trichoderma reesei, Aspergillus sp., Penicillium sp., Paeceilomyces sp., Trichurus spiralis, Chetomium sp.,.. §Ó chÕ biÕn, çc phÕ th¶i h÷u c¬ ®−îc c¾t ng¾n kho¶ng 5 - 8cm lµm Èm vµ ®−a vµo çc hè ñ cã bæ sung 5 kg ure, 5 kg l©n supe (hoÆc nung ch¶y) cho 1 tÊn nguyªn liÖu. 750ml sinh khèi vi sinh vËt sau 10 ngµy nu«i cÊy ®−îc hoµ vµo 30 lÝt n−íc vµ trén ®Òu víi khèi nguyªn liÖu. §é Èm cuèi cïng cña khèi nguyªn liÖu ®−îc ®iÒu chØnh b»ng n−íc s¹ch ®Ó ®¹t 60%. §Ó ®¶m b¶o oxy cho vi sinh vËt ho¹t ®éng vµ qu¸ tr×nh chÕ biÕn ®−îc nhanh chãng nªn ®¶o trén khèi ñ 20 ngµy 1 lÇn. Thêi gian chÕ biÕn kÐo dµi kho¶ng 1 ®Õn 4 th¸ng tuú thµnh phÇn cña lo¹i nguyªn liÖu.

III. ph©n h÷u c¬ sinh häc cã bæ sung vi sinh vËt trî lùc vµ lµm giµu dinh d−ìng (ph©n h÷u c¬ vi sinh vËt)

Ph©n h÷u c¬ sinh häc d¹ng nµy ®−îc chÕ biÕn t−¬ng tù nh− nh− môc 2, sau ®ã khi nhiÖt ®é khèi ñ æn ®Þnh ë møc 30oC ng−êi ta bæ sung vi sinh vËt cã Ých kh¸c vµo khèi ñ. §ã lµ vi khuÈn cè ®Þnh nit¬ tù do (Azotobacter), vi khuÈn hoÆc nÊm sîi ph©n gi¶i photphat khã tan (Bacillus polymixa, Pseudomonas striata, Apergillus awamori...). Ngoµi ra cã thÓ bæ sung 1% quÆng phosphat vµo khèi ñ cïng víi sinh khèi vi sinh vËt. S¶n phÈm ph©n h÷u c¬ sinh häc lo¹i nµy kh«ng chØ cã hµm l−îng mïn tæng sè mµ cßn cã hµm l−îng nit¬ tæng sè cao h¬n lo¹i ph©n h÷u c¬ chÕ biÕn b»ng ph−¬ng ph¸p truyÒn thèng 40-45%. HiÖu qu¶ ph©n bãn d¹ng nµy ®· ®−îc tæng kÕt t¹i mét sè quèc gia ch©u ¸. Kü thuËt chÕ biÕn ph©n ñ tõ phÕ th¶i h÷u c¬ ®−îc tr×nh bµy kü h¬n trong phÇn c«ng nghÖ vi sinh vËt trong xö lý « nhiÔm m«i tr−êng.

B¶ng 11: HiÖu qu¶ cña ph©n h÷u c¬ sinh häc ®èi víi lóa ë mét sè quèc gia ch©u ¸

Tªn quèc gia Tû lÖ% t¨ng n¨ng suÊt

Trung Quèc

TriÒu Tiªn

Th¸i Lan

Ên §é

25,2-32,6

8-12

2,5-29,5

9,9

Xu thÕ hiÖn nay ph¸t triÓn CNVSV lµ t¹o ra mét lo¹i chÕ phÈm cã nhiÒu c«ng dông, thuËn lîi cho ng−êi sö dông. ë ViÖt Nam nãi riªng vµ nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi nãi chung ®· s¶n xuÊt chÕ phÈm VSV võa cã t¸c dông ®ång ho¸ nit¬ kh«ng khÝ võa cã t¸c dông ph©n huû chuyÓn ho¸ l©n khã tan trong m«i tr−êng ®Ó cung cÊp dinh d−ìng cho c©y trång, hoÆc lµ s¶n xuÊt ra mét lo¹i chÕ

phÈm VSV võa cã c¶ hai t¸c dông trªn, ngoµi ra cßn cã kh¶ n¨ng tiªu diÖt s©u bÖnh vµ c«n trïng cã h¹i. Nh÷ng lo¹i chÕ phÈm nh− vËy ®−îc gäi lµ chÕ phÈm VSV hay ph©n VSV ®a chøc n¨ng.

D. ChÕ phÈm vi sinh vËt c¶i t¹o ®Êt

§Êt cã tÝnh ®Öm vµ läc v× vËy cã vai trß quan träng trong viÖc ng¨n chÆn sù ph©n t¸n cña çc chÊt « nhiÔm. Tuy nhiªn víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghiÖp ho¸ häc vµ çc ngµnh c«ng nghiÖp nh−: khai kho¸ng, chÕ t¹o m¸y, c«ng nghiÖp s¬n... sù ph¸t t¸n cña çc chÊt « nhiÔm ®· v−ît qu¸ kh¶ n¨ng tù c©n b»ng cña ®Êt g©y nªn hiÖn t−îng tÝch tô vµ lµm ¶nh h−ëng xÊu ®Õn hÖ sinh th¸i. Trong sè çc chÊt g©y « nhiÔm ®Êt trång ng−êi ta quan t©m nhiÒu ®Õn çc kim lo¹i nÆng, çc thuèc ho¸ häc b¶o vÖ thùc vËt h÷u c¬. T¸i sinh ®Êt « nhiÔm b»ng ph−¬ng ph¸p sinh häc kh«ng chØ gi¶i quyÕt vÒ mÆt m«i tr−êng mµ cßn cã t¸c dông n©ng cao n¨ng suÊt vµ chÊt l−îng c©y trång. Chóng ta ®Òu biÕt, çc acid h÷u c¬ cã thÓ hoµ tan vµ lµm linh ®éng h¬n çc hîp chÊt kim lo¹i nÆng kh«ng tan. Trong tù nhiªn mét sè vi sinh vËt vïng rÔ c©y trång cã kh¶ n¨ng s¶n sinh ra çc acid h÷u c¬ vµ t¹o phøc víi kim lo¹i nÆng hoÆc çc kim lo¹i ®éc h¹i víi c©y trång (nh«m, s¾t...), mét sè kh¸c cã kh¶ n¨ng ph©n huû hîp chÊt ho¸ häc nguån gèc h÷u c¬. C«ng nghÖ vi sinh vËt trong c¶i t¹o ®Êt bÞ « nhiÔm lµ sö dông çc lo¹i vi sinh vËt cã kh¶ n¨ng ph©n gi¶i hoÆc chuyÓn ho¸ çc chÊt g©y « nhiÔm trong ®Êt qua ®ã t¹o l¹i cho ®Êt søc sèng míi. Ngoµi ra, çc vi sinh vËt sö dông cßn cã kh¶ n¨ng ph©n huû çc phÕ th¶i h÷u c¬ cung cÊp çc chÊt dinh d−ìng cho c©y trång, ®ång thêi gióp c©y chèng l¹i çc t¸c nh©n g©y bÖnh nguån gèc tõ ®Êt, t¹o ra çc chÊt kÝch thÝch sinh tr−ëng thùc vËt lµm æn ®Þnh cÊu tróc ®Êt ë vïng rÔ c©y trång. Çc vi sinh vËt th−êng dïng trong c¶i t¹o ®Êt tho¸i ho¸, ®Êt cã vÊn ®Ò do « nhiÔm cã thÓ kÓ ®Õn lµ nÊm rÔ néi céng sinh (VAM-Vascular Abuscular Mycorhiza) vµ vi khuÈn Pseudomonas. S¶n phÈm Agrobacter s¶n xuÊt ë §øc tõ 2 lo¹i vi sinh vËt trªn ®· ®−îc nghiªn cøu thö nghiÖm sö dông ë nhiÒu n¬i trªn thÕ giíi. KÕt qu¶ cho thÊy cã thÓ kh«i phôc vïng ®Êt phÌn mÆn, vïng ®Êt bÞ « nhiÔm kim lo¹i nÆng hay çc vïng çt ®ang bÞ sa m¹c ho¸ b»ng chÕ phÈm vi sinh nµy. Nghiªn cøu s¶n xuÊt vµ øng dông çc chÕ phÈm vi sinh vËt ®Ó t¸i sinh, phôc håi ®Êt cã vÊn ®Ò vµ n©ng cao ®é ph× cña ®Êt ®ang ®−îc ®Èy m¹nh ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi, trong ®ã cã ViÖt Nam.

Documents

(Ph©n vi sinh vËt cè ®Þnh ®¹m, ph©n ®¹m sinh häc) vien TL/Chuong_5.pdf · Ch−¬ng n¨m chÕ phÈm vi sinh vËt lµm ph©n bãn vµ c¶i t¹o ®Êt A. chÕ phÈm vi sinh